这是“外星人”马斯克的大脑 👇这是“天才少年”小编的大脑👇没错！小编“脑子进水”了！真的会有“脑子进水”吗？医生朋友给出了肯定的回答。“脑子进水”是脑脊液阻塞形成的脑积水，严重时可将脑组织压扁，将脑壳撑得像气球，导致脑功能受损，出现头疼、恶心、痴呆、失禁、行走障碍等症状。吓的小编赶紧晃了晃进水的大脑，趁着症状较轻意识还算清醒，采用空隙压力-热力耦合单元，多孔介质有限元仿真技术模拟“脑子进水”导致头部扩张的过程，以期告知可爱的小伙伴们“脑子进水”是什么感觉。模型建立 通过计算机断层扫描（CT）获得大脑断层的轴向截面，基于MRI图像重建脑子三维模型。采用平面应变假设，遵循点->线->面->网格，建立脑脊髓流体动力学有限元模型。采用能够利用非局域场的CPT212单元，模拟结构-孔隙-流体-扩散-热分析，以及结构隐式梯度正则化等多场耦合物理现象。命令流如下：et,1,212keyopt,1,3,2keyopt,1,12,1keyopt,1,11,1材料设置 合理的材料特性对于获得良好的模拟结果至关重要，特别是多孔介质和热特性。采用新胡克超弹性材料本构模型，指定各向同性脑渗透性，通过超弹性材料的耦合单元来求解位移、孔隙压力和温度。(1) 定义Neo-Hookean超弹性，命令流如下：tb,hyper,1,,,NEOtbdata,1,3000,0.005fpx=4.8e-8(2) 指定各向同性脑渗透性，命令流如下：tb,pm,1,,,permtbdata,1,f(3) 为大脑分配1.0的Biot系数，命令流如下：tb,pm,1,,,biottbdata,1,1.0(4) 考虑热效应，命令流如下：mp,alpx,1,4.14e-5mp,reft,1,0mp, dens , 1, 900tb, therm, 1,,, condtbdata,1,500tb, therm, 1,,, sphttbdata,1,3000边界条件 对于横截面的外表面，X和Y向施加固定约束。对于横截面的内表面，施加39°C温度边界和166.61Pa的压力载荷。孔隙压力为零，人体初始温度为37°C。命令流如下：DL,ALL,,UX,0DL,ALL,,UY,0DL,ALL,,Pres,0d,all,temp,37.0SFL,ALL,PRES,166.61d,all,temp,39.0分析设置 采用适用于含结构和流体孔隙压力的SOIL分析类型。由于使用了超弹性材料，因此开启大变形。在组合结构-热载荷作用下，使用耦合孔隙压力热单元对正常压力脑积水进行非线性分析。命令流如下：antyp,soilkbc,1eqslv,sparse ！稀疏矩阵求解器nlgeom,on ！打开非线性rate,on outres,all,all time,1nsubst,50,100000,10solvefini计算结果 压力扩张导致变形结果，如下图所示。最大变形集中在心室周围。压力扩张导致应力结果，如下图所示。最大应力发生在脑室上下尖端处。 写在最后：“脑子进水”虽然是一种脑部疾病，但是可以通过外科手术将多余的脑脊液引流出来治愈。大脑有很强可塑性，即使被严重挤压变形，也会慢慢恢复原状，不会留下后遗症。 参考资料：[1] 公 号：芷行说. “脑子进水”怎么用有限元分析.[2] 知乎：龙飞宇. 案例50-用超弹性材料分析法向压力脑积水.[3] Shahim, K., Drezet, J.-M., Molinari, J.-F., etc. Finite element analysis of normal pressure hydrocephalus: Influence of CSF content and anisotropy in permeability. Applied Bionics and Biomechanics. 2010, 7.3:187-197.[4] ANSYS2020官方示例清单. Normal-Pressure Hydrocephalus Analysis Using Hyperelastic Material.来源：纵横CAE